CN101955562B - 一种含有脱水ms培养基高吸水树脂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有脱水MS培养基的高吸水树脂的制备方法。本发明首创性地在高吸水性树脂的合成时加入脱水MS培养基，以高吸水树脂代替琼脂作为培养基的凝固剂，既能使培养基达到合适的凝固性，对培养物有适宜的支持作用，又能使得营养物质在吸水性树脂中容易扩散，提高养分的吸收效率，同时，由于高吸水树脂的吸水保水性，可以减少培养期内的浇水次数，达到节水和节省工时的效果，这种复合型的高吸水树脂也方便于小规模植物培养户及花卉种植户的使用，该品种的高吸水树脂具有广阔的应用前景和推广价值。

Description

一种含有脱水MS培养基高吸水树脂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种含有脱水MS培养基的高吸水树脂的制备方法，在合成高吸水树脂时添加了脱水MS培养基。本发明采用将脱水MS培养基与合成高吸水树脂的原料混合均匀后聚合，聚合物与适量的水混合后通过高吸水树脂的吸水作用产生具有凝固性的水凝胶，该发明制备的是一种专用于植物组织培养的高吸水树脂。
背景技术
高吸水性树脂是具有高吸水特性的功能性高分子材料的统称，它能吸收自身重量几百倍至几千倍的水，而且具有反复吸水功能，吸水后膨胀为水凝胶，可缓慢释放80％～95％的所持水分供作物吸收利用。由于分子结构交联，分子网络所吸水分不能用一般物理方法挤出，故具有很强的保水性，并且可反复吸水、释水。应用于农林业方面，可在植物根部形成“微型水库”。高吸水性树脂除了吸水，还能吸收肥料、农药，并缓慢的释放出来以增加肥效和药效。高吸水性树脂以其优越的性能，广泛用于农林业生产、城市园林绿化、抗旱保水、防沙治沙，并发挥着巨大的作用。
MS培养基是目前使用最普遍的培养基。其具有较高的无机盐浓度，能够保证组织生长所需的矿物质营养还能加速愈伤组织的生长。由于配方中的离子浓度高，在配制、贮存和消毒等过程中，即使有些成分略有出入，也不会影响离子间的平衡。MS固体培养基可用于诱导愈伤组织，也可用于胚、茎段、茎尖及花药的培养，其液体培养基用于细胞悬浮培养时能获得明显的成功。MS培养基的无机养分的数量和比例比较合适，足以满足植物细胞在营养上和生理上的需要。和其它培养基的基本成分相比，MS培养基中的硝酸盐、钾和铵的含量高，这是它的显著特点。本发明中所使用的脱水MS培养基含有MS培养基配方中的所有成分：糖、固化剂、大量、微量无机成分及有机成分。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含脱水MS培养基的高吸水树脂的制备方法，这种制备方法以丙烯酸、丙烯酰胺、氢氧化钠、脱水MS培养基等为原料，经合理配比，通过一定的工艺过程及合成工艺制得。
本发明的技术问题是由如下方案解决的：一种含脱水MS培养基高吸水树脂的制备方法，其特征是：在反应容器内加入脱水MS培养基、一定量的去离子水及丙烯酰胺溶液，将被氢氧化钠溶液中和后的丙烯酸及其盐加入到反应瓶后搅拌1-1.5h。其中，丙烯酸与丙烯酰胺、脱水MS培养基、氢氧化钠的质量比是1∶0.2-0.5∶0.64-3.2∶0.17-0.62。加入丙烯酸质量0.64％-0.89％的过硫酸钾做引发剂、0.19％-0.45％的N，N′-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，混合物在搅拌下混合0.5-1h，之后在氮气保护下水浴加热逐渐升温直至温度达到65℃-80℃，丙烯酸及其钠盐与丙烯酰胺在这个温度区间发生共聚反应，此时脱水MS培养基均匀分散于聚合物中，并使混合物在沸水浴加热的条件下保温1.5h，之后在烘箱中烘干，粉碎，即得含脱水MS培养基的高吸水树脂。
本发明的优点是：1、本发明采用高吸水性树脂代替琼脂作为培养基的凝固剂，既能使培养基达到合适的凝固性，对培养物有适宜的支持作用，又能使得营养物质在吸水性树脂中容易扩散，提高养分的吸收效率。2、本发明合成的高吸水树脂吸去离子水量在140-550倍，吸自来水量在50-200倍，而且其保水能力强，加压时也不脱水，在自然条件下难以蒸发；保水时间长，具有吸水和释水的可逆性，有利于植物组织有效并可持续地利用水分。3、本发明采用在高吸水树脂合成的过程中加入脱水MS培养基，使用时只须按比例将产品加入到自来水或蒸馏水中即可制成保水型的植物组织培养基。所以本发明使用方法简单，具有广泛使用的应用前景。4、由于不同植物的生长要求不同的酸碱环境，故植物组织培养基的pH值经常因培养的植物不同而变。而本发明合成的高吸水树脂可以在较为广泛的酸碱环境下使用，而且培养基的吸水吸能和凝固效果基本不受影响。
附图说明
图1是含脱水MS培养基高吸水树脂的制备工艺流程图
图2是脱水MS培养基的用量对产品吸去离子水影响的曲线图
图3是脱水MS培养基的用量对产品吸自来水影响的曲线图
图4是含脱水MS培养基高吸水树脂在在不同酸碱环境下的吸去离子水量的曲线
图5是含脱水MS培养基高吸水树脂的红外光谱图
具体实施方式
实施例1：称量5.2g氢氧化钠，量取25.0ml去离子水，配制氢氧化钠溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和15.7g除去阻聚剂的丙烯酸。称取7.9g丙烯酰胺，用30.0ml去离子水将其溶解。将中和好的丙烯酸及溶解好的丙烯酰胺溶液与10.0g脱水MS培养基于室温下搅拌0.5h，使其混合均匀。加入100mg过硫酸钾引发剂、30mgN，N′-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌下加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当聚开始后停止搅拌。此后逐渐升温，当达到水浴沸腾的温度后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，经干燥、粉碎后得浅黄色颗粒状固体。该产品的吸去离子水率为500-550g/g，吸自来水率为180-200g/g。
实施例2：称量4.4g氢氧化钠，量取25.0ml去离子水，配制氢氧化钠溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和15.7g除去阻聚剂的丙烯酸。称取7.9g丙烯酰胺，用30.0ml去离子水将其溶解。将中和好的丙烯酸及溶解好的丙烯酰胺溶液与20.0g脱水MS培养基于室温下搅拌0.5h，使其混合均匀。加入110mg过硫酸钾引发剂、35mgN，N′-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌下加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当聚开始后停止搅拌。此后逐渐升温，当达到水浴沸腾的温度后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，经干燥、粉碎后得浅黄色颗粒状固体。该产品的吸去离子水率为220-260g/g，吸自来水率为100-120g/g。
实施例3：称量3.5g氢氧化钠，量取25..0ml去离子水，配制氢氧化钠溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和15.7g除去阻聚剂的丙烯酸。称取7.9g丙烯酰胺，用30.0ml去离子水将其溶解。将中和好的丙烯酸及溶解好的丙烯酰胺溶液与30.0g脱水MS培养基于室温下搅拌0.5h，使其混合均匀。加入120mg过硫酸钾引发剂、40mgN，N′-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌下加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当聚开始后停止搅拌。此后逐渐升温，当达到水浴沸腾的温度后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，经干燥、粉碎后得浅黄色颗粒状固体。该产品的吸去离子水率为160-180g/g，吸自来水率为80-100g/g。
实施例4：称量2.6g氢氧化钠，量取25.0ml去离子水，配制氢氧化钠溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和15.7g除去阻聚剂的丙烯酸。称取7.9g丙烯酰胺，用30.0ml去离子水将其溶解。将中和好的丙烯酸及溶解好的丙烯酰胺溶液与40.0g脱水MS培养基于室温下搅拌0.5h，使其混合均匀。加入130mg过硫酸钾引发剂、55mgN，N′-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌下加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当聚开始后停止搅拌。此后逐渐升温，当达到水浴沸腾的温度后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，经干燥、粉碎后得浅黄色颗粒状固体。该产品的吸去离子水率为140-160g/g，吸自来水率为60-80g/g。
实施例5：称量2.6g氢氧化钠，量取25.0ml去离子水，配制氢氧化钠溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和15.7g除去阻聚剂的丙烯酸。称取7.9g丙烯酰胺，用30.0ml去离子水将其溶解。将中和好的丙烯酸及溶解好的丙烯酰胺溶液与50.0g脱水MS培养基于室温下搅拌0.5h，使其混合均匀。加入140mg过硫酸钾引发剂、70mgN，N′-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌下加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当聚开始后停止搅拌。此后逐渐升温，当达到水浴沸腾的温度后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，经干燥、粉碎后得浅黄色颗粒状固体。该产品的吸去离子水率为130-150g/g，吸自来水率为50-60g/g。
产品的红外光谱使用NEXUSTM 670FT-IR E.S.P型红外光谱仪，由内蒙古大学测定。实施例1产品的红外光谱图如附图5所示。经德国Elementar Vario ELIII型元素分析仪器测定，实施例1产品的碳、氢和氮元素含量分别为：C％＝37.13，H％＝5.757，N％＝4.002。

Claims (3)

1.一种含有脱水MS培养基高吸水树脂的制备方法，其特征在于：在反应容器内加入脱水MS培养基、一定量的去离子水及丙烯酰胺溶液，将被氢氧化钠溶液中和后的丙烯酸加入到反应瓶后搅拌1-1.5h，其中，丙烯酸与丙烯酰胺、脱水MS培养基、氢氧化钠的质量比是1∶0.2-0.5∶0.64-3.2∶0.17-0.62，加入丙烯酸质量0.64%-0.89%的过硫酸钾做引发剂、0.19%-0.45%的N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，混合物在搅拌下混合0.5-1h，之后在氮气保护下水浴加热逐渐升温直至温度达到65℃-80℃,丙烯酸及其钠盐与丙烯酰胺在这个温度区间发生共聚反应，此时脱水MS培养基均匀分散于聚合物中，并使混合物在沸水浴加热的条件下保温1.5h，之后在烘箱中烘干，粉碎，即得含脱水MS培养基的高吸水树脂，所制得的高吸水树脂的吸去离子水量在140-550g/g之间。
2.根据权利要求1所述制备高吸水树脂的方法，其特征是：引发剂过硫酸钾相对于丙烯酸用量的最优条件在0.64%-0.80%（重量）之间。
3.根据权利要求1所述制备高吸水树脂的方法，其特征是：交联剂N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺相对于丙烯酸用量的最优条件在0.19%-0.32%（重量）之间。
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